Teapo liso de fibra de carbono 1K: o segredo por trás de sua excelente força e módulo

A base estrutural de Teapo liso de fibra de carbono 1K ​
1K Teave liso de fibra de carbono, o "1K" aqui indica claramente que o reboque da fibra de carbono é composto por 1000 filamentos. Comparado com as fibras de carbono 3K e 12k comuns, a fibra de carbono 1K tem significativamente menos filamentos. Essa característica básica tem um impacto profundo em sua formação estrutural subsequente e desempenho de desempenho da raiz. ​

Tecido de tecelagem simples de fibra de carbono 1k/3k/12k
No processo de tecelagem, devido ao número relativamente pequeno de filamentos, cada filamento pode obter mais espaço na estrutura de tecelagem, alcançando assim um arranjo mais regular e ordenado. Quando o processo de tecido simples é adotado, os fios de urdidura e trama seguem estritamente a regra de entrelaçamento de um e outro para baixo, e eles se deslocam para frente e para trás. Esse padrão rigoroso e regular de tecelagem cria uma estrutura de textura extremamente fina e delicada do tecido liso de fibra de carbono 1K. Sua superfície de pano apresenta uma textura delicada e suave, como se fosse uma boa obra de arte com cuidado pelos principais artesãos, com uma textura uniforme e apertada e quase nenhuma lacuna ou falhas óbvias.
Esta microestrutura exclusiva estabelece uma base sólida para o desempenho extraordinário subsequente do tecido liso de fibra de carbono 1K em termos de força e módulo. O arranjo de fibra apertado e regular reduz bastante a probabilidade de defeitos estruturais internos, de modo que, quando sujeitos a forças externas, o estresse pode ser transmitido de maneira eficiente e uniforme ao longo da fibra, evitando efetivamente danos estruturais causados pela concentração de estresse local e proporcionando uma forte garantia para manter a integridade estrutural sob ambientes de tensão complexos. ​

O impacto do processo de produção no desempenho
(I) Link de produção de fibra de carbono
Pré-tratamento da matéria-prima: A produção de fibra de carbono 1K começa com a triagem estrita de matérias-primas de alta qualidade. A fibra de poliacrilonitrila, fibra de asfalto ou fibra de viscose são geralmente selecionadas como matérias -primas iniciais. A qualidade dessas matérias -primas está diretamente relacionada à qualidade da fibra final de carbono. Antes de entrar no processo formal de produção, ele precisa passar por vários processos de pré -tratamento fino. Tomando fibra de pan como exemplo, deve primeiro ser tratado estritamente para remover impurezas, manchas de petróleo e possíveis monômeros não polimerizados presos à superfície da fibra através da limpeza química, filtração e outros meios para garantir a alta pureza das matérias -primas. Esta etapa é crucial para a estabilidade da estrutura da fibra e a uniformidade do desempenho durante o processo subsequente de carbonização. A presença de impurezas pode causar defeitos locais durante a carbonização, afetando seriamente a força e o módulo da fibra de carbono. ​
Controle do processo de carbonização: a carbonização é a ligação principal na conversão de fibras pré -tratadas em fibras de carbono. O controle preciso de parâmetros -chave, como temperatura, pressão e tempo nesse processo, é uma arte. Para a fibra de carbono 1K, devido ao seu diâmetro de filamento único mais fino, os requisitos de precisão para o controle do processo durante o processo de carbonização são quase severos em comparação com as fibras de carbono de alto k. ​
Durante o estágio de aquecimento, a temperatura precisa ser elevada para a faixa predeterminada a uma taxa extremamente lenta e uniforme. Isso ocorre porque uma taxa de aquecimento muito rápida pode causar um aumento acentuado na tensão térmica dentro da fibra, causando quebra de fibra ou deformação estrutural interna. Quando a temperatura atinge uma faixa de carbonização específica, mudanças químicas complexas ocorrem dentro da fibra, os elementos não carbonos escapam gradualmente na forma de gás e os elementos de carbono começam a reorganizar e cristalizar para formar uma estrutura microcristalina de grafite altamente orientada. Nesse processo, o controle preciso do ambiente de pressão ajuda a promover o arranjo ordenado dos elementos de carbono e a melhorar a cristalinidade e a orientação das fibras de carbono. Ao mesmo tempo, o tempo de carbonização dura várias horas e a duração específica depende das características das matérias -primas e do desempenho do produto de destino. O controle preciso do tempo pode garantir que a reação de carbonização seja suficiente e moderada, evitando a reação incompleta, levando ao fraco desempenho da fibra de carbono e impedindo que a carbonização excessiva aumente a fragilidade da fibra. Através de um controle de processo de carbonização fino, a fibra de carbono 1K pode formar uma microestrutura de alta qualidade, estabelecendo uma base de desempenho sólido para a tecelagem subsequente em pano e fabricando materiais compostos. ​

(Ii) otimização do processo de tecelagem
Garantia de precisão do equipamento: No processo de tecer fibra de carbono 1K em pano liso, o equipamento avançado de tecelagem de alta precisão desempenha um papel fundamental. Esse tipo de equipamento está equipado com um sofisticado sistema de controle de movimento que pode controlar o entrelaçamento dos fios de urdidura e trama com muita precisão. A tecnologia eletrônica Jacquard pode controlar com precisão o movimento de levantamento e redução de cada fio de urdidura de acordo com o padrão de tecelagem predefinido para garantir uma entrelaçamento precisa com o fio de trama. Ao mesmo tempo, o sensor de tensão monitora as alterações de tensão do fio em tempo real, e o dispositivo de ajuste automático é usado para ajustar dinamicamente a tensão, de modo que os fios de urdidura e trama sempre mantenham a tensão uniforme e apropriada durante o processo de tecelagem. Para a tecelagem do pano liso de fibra de carbono 1K, a tensão muito alta pode fazer com que o monofilamento quebre, enquanto a tensão muito baixa deixará a estrutura de tecelagem solta e afetará o desempenho geral do pano. ​
Ajuste dos parâmetros do processo: Além da precisão do equipamento, a otimização dos parâmetros do processo de tecelagem também é um meio importante para melhorar a qualidade do pano de fibra de carbono 1K. A velocidade de tecelagem é um parâmetro -chave. Para fibra de carbono 1K, a velocidade de tecelagem geralmente é controlada em um nível relativamente baixo. Isso ocorre porque a menor velocidade de tecelagem ajuda os operadores a observar e controlar melhor o processo de tecelagem e descobrir e resolver prontamente possíveis problemas, como enrolamento de monofilamentos e fios quebrados. A velocidade de tecelagem lenta pode reduzir o dano mecânico ao monofilamento durante o processo de tecelagem e manter a integridade e o desempenho original do monofilamento na maior extensão. Ao ajustar o ângulo de entrelaçamento dos fios de urdidura e trama, alterando o método de inserção dos fios de trama e outros parâmetros de processo, a estrutura do pano simples pode ser otimizada para torná -lo mais compacto e estável, dando ao jogo completo às vantagens de 1k de 1k.

Análise das vantagens de força e desempenho do módulo
(I) Mecanismo de alcançar de alta força
Vantagens da microestrutura: Quando o pano de tecido liso de fibra de carbono 1K é composto com materiais matrículas, como a resina, para preparar materiais compostos, seu excelente desempenho na força é totalmente demonstrado. Na microestrutura do material compósito, os monofilamentos de fibra de carbono 1K são altamente organizados regularmente durante o processo de tecelagem, de modo que, depois de serem agravados com o material da matriz, a orientação e a distribuição das fibras possam ser controladas extremamente com precisão. Estudos mostraram que, em condições ideais, o grau de orientação de fibra de carbono 1K no material composto é extremamente alto, o que significa que a maioria dos monofilamentos de fibra de carbono pode estar na melhor direção de carga quando o material é enfatizado. Quando o material composto é submetido a força externa de tração, o estresse pode ser transmitido de maneira rápida e eficiente ao longo dos monofilamentos de fibra de carbono. Como cada monofilamento pode dar um jogo completo às suas características de alta resistência, todo o material compósito pode suportar grande força de tração sem deformação ou fratura, que tem vantagens significativas sobre a resistência à tração do aço comum. ​
Reforço de ligação da interface: Além das vantagens de orientação e distribuição da própria fibra, a boa ligação de interface entre o pano de tecelagem simples de fibra de carbono 1K e o material da matriz também é um dos principais fatores para obter alta resistência. No processo de preparação de materiais compósitos, o desempenho da ligação interfacial entre fibra de carbono e resina matricial pode ser significativamente melhorado tratando quimicamente a superfície da fibra de carbono ou usando agentes de acoplamento especiais. Grupos funcionais ativos são introduzidos na superfície da fibra de carbono por tratamento de oxidação. Esses grupos funcionais podem reagir quimicamente com moléculas de resina para formar ligações químicas, aumentando assim a ligação interfacial entre fibra e matriz. A boa ligação interfacial permite que o estresse seja efetivamente transferido e distribuído entre fibra e matriz quando o material composto é submetido ao estresse, evitando a ocorrência de fenômenos de falha, como a desbotamento da interface, e melhorando ainda mais a força geral do material compósito. ​

(Ii) o princípio intrínseco de alto módulo
Contribuição do desempenho intrínseco de fibra de carbono: o módulo é um indicador importante da capacidade do material de resistir à deformação elástica, e a tecelagem simples de fibra de carbono 1K também tem um bom desempenho nesse sentido. O alto módulo de tecido liso de fibra de carbono 1K é antes de tudo devido à alta qualidade da própria fibra de carbono. Durante o processo de produção, através do controle preciso do processo, uma estrutura microcristalina de grafite altamente orientada é formada dentro da fibra de carbono. Essa estrutura fornece à fibra de carbono rigidez axial extremamente alta, permitindo que a fibra de carbono resista efetivamente à deformação quando submetida ao estresse. Os dados de pesquisa mostram que o módulo de tração da fibra de carbono 1K de alta qualidade tem uma vantagem significativa sobre algumas fibras de carbono de baixa qualidade ou outros materiais de fibra tradicionais. Na trama de 1k de fibra de carbono, devido ao pequeno número de monofilamentos e arranjo regular, as fibras de carbono podem trabalhar juntas eficientemente quando submetidas a forças externas. Quando o material é submetido a tensão de tração ou compressão, as fibras de carbono adjacentes podem se suportar e compartilhar a força externa juntos, resistindo efetivamente à deformação e fazendo com que todo o tecido simples exiba uma propriedade de módulo mais alta. ​
Material compósito Sinergia: No sistema de material compósito, a sinergia entre o tecido liso de fibra de carbono 1K e o material da matriz melhora ainda mais o desempenho do módulo do material. Como fase contínua, o material da matriz pode transferir uniformemente as forças externas para a fibra de carbono, limitando a deformação lateral da fibra de carbono. Como fase de reforço, o tecido liso de fibra de carbono 1K fornece a principal capacidade de carga de carga para o material composto com suas altas características do módulo. Na fibra de carbono 1K, os compósitos da matriz de polímeros reforçados, projetando racionalmente a proporção de fibra para a matriz e a estrutura da interface, o módulo do material compósito pode ser significativamente melhorado, o que é muito maior que o módulo de materiais matriz puro e pode atender às necessidades de muitas aplicações com requisitos extremamente altos para materiais.